用于自动分析样本的系统和方法

专利名称：用于自动分析样本的系统和方法
技术领域：
本发明属于医疗诊断领域，并涉及用于自动分析样本的系统和方法。
背景技术：
在医疗诊断中，最常用的方法之一是，将诸如尿之类的体液施加于测试条，测试条 设置有包含各种干性化学试剂的测试垫，此干性化学试剂在与样本中的特定分析物反应时 呈现出与浓度相关的变色或褪色。传统上，测试条(“棒”)被手动浸入体液中，然后对测试 垫进行视觉观察，例如比较其颜色图样，这至少允许在体液中的分析物的正常浓度与病理 浓度之间进行明确区别。近年来，可看到对自动分析体液的强烈需求。这不仅是因为对要求更经济的处理 临床分析持续增加的事实，而且还因为增强测试的可靠性和准确度的目的(特别是在分析 物具有检测限制时)。为此原因，已经进行大量努力以开发用于自动分析样本的新的临床分 析仪。在当今的商业销售分析仪中，样本被自动移液至测试垫上，然后对测试垫进行光度测 定。根据由于在试剂与样本之间的化学反应所致的测试垫变色或褪色，入射到测试垫上的 光束被更多地或更少地吸收。因此，反射光的强度可用于检测测试垫的变色或褪色，从而例 如确定样本中所含分析物的浓度。综上所述，本发明的目的在于提供用于自动分析样本(例如尿)的改进的系统和 方法。此目的通过根据本发明独立权利要求的系统和方法得以满足。本发明的优选实施例 通过从属权利要求的特征给出。

发明内容
根据本发明的第一方案，提供一种用于自动分析样本的新的系统。所述系统包括第一光学装置，第一光学装置包括至少一个成腔的容器，用于接纳 至少一个所述样本。在一个实施例中，容器由诸如玻璃之类的透光材料制成。在另一实施 例中，容器设置有由诸如玻璃之类的透光材料制成的部分。第一光学装置进一步包括与容 器相关的光学单元。与容器相关的光学单元包括至少一个(第一)与容器相关的光源，用 于发射适于确定容器中装容的样本的颜色的光并且产生照射容器中装容的样本的光束。与 容器相关的光学单元进一步包括至少一个(第一)与容器相关的光检测器，用于检测透射 通过容器中装容的样本的光并且基于透射光而产生(第一)与容器相关的检测信号。所述系统进一步包括第二光学装置，第二光学装置包括用于接纳至少一个样本的 至少一个测试元件，并适于光学检测所述样本的不同于样本颜色的至少一种特性。第二光 学装置进一步包括与测试元件相关的光学单元，用于确定样本的至少一种特性并产生与测 试元件相关的检测信号。在第二光学装置中，设置有用于施加样本的至少一个测试区，测试区响应于样本 的不同于样本颜色的至少一种特性而经历能够被光学检测到的变化。与测试元件相关的光 学单元包括至少一个与测试元件相关的光源，用于发射适于确定至少一个测试区的能够被光学检测到的变化的光并且产生照射测试区的光束。而且，与测试元件相关的光学单元包 括至少一个与测试元件相关的光检测器，用于检测从测试区反射的光并且产生与测试元件 相关的检测信号。在这样的测试元件中，测试区通常设置有试剂(例如干性化学试剂)，试剂响应于 样本的至少一种特性而经历能够被光学检测到的变化。例如，由于在试剂与样本中所含特 定试剂分析物之间的化学反应，可能发生测试区的变色或褪色。由于这样的化学反应对本 领域技术人员而言是公知的，因而在此将不再进一步阐述。根据本发明的系统的实施例，测 试元件可为诸如透明容器等容器，适于将样本离心处理以视觉检测样本的通过离心力分离 的组分。容器可特别地实现为透流透明容器。所述系统更进一步包括分析单元，用于分析与容器相关的检测信号以获得与样本 的颜色相关的第一结果，并且用于分析与测试元件相关的检测信号以获得与样本的不同于 颜色的至少一种特性相关的第二结果。所述系统更进一步包括控制单元，其被设置以控制对样本的分析。为此，控制单元 被构造以控制与容器相关的和与测试元件相关的光学单元以及分析单元的启动，以分析容 器中装容的样本的颜色并确定样本的不同于样本颜色的至少一种特性，例如，样本中所含 的至少一种分析物的存在、可选地其浓度、或其不存在。特别地，控制单元被设置以一定方 式控制对样本的分析使得基于与样本颜色相关的第一结果而利用第二装置决定是否确定 样本的不同于颜色的特性。与本发明相关的是，可利用(第一)与容器相关的光源和(第一)与容器相关的光 检测器适合地检测样本的颜色。这是以下情况由(第一)与容器相关的光源产生的光的 光谱分量可被样本选择性地吸收。因此，由(第一)与容器相关的光源发射的光包括适于 被样本选择性地吸收的光谱分量。所述光还包括与上述光谱分量互补的不被样本吸收的光 谱分量。更具体而言，例如在检测黄光的情况下，对应于蓝色的光的光谱分量被样本吸收， 使得样本显示为黄色。在一个实施例中，由(第一)与容器相关的光源发射的光为白光，白 光可通过由多个(第一)与容器相关的光源产生的添加到白光光谱的多个光束(例如红、 绿和蓝光)构成，或者可由一个单一的(第一)与容器相关的光源发射。原则上，现有技术 中已知的用于光学检测目的的光源适于作为与容器相关的光源。在一个实施例中，使用白 光或单色的红、绿、蓝光发光二极管，其例如可安装在半导体电路板上。与容器相关的光学 单元除了包括至少一个(第一)与容器相关的光源以外，还可进一步包括适合的透镜和孔， 以形成照射容器中装容的样本的光束。在一个实施例中，(第一)与容器相关的光检测器是波长敏感检测器，其适于确定 光谱特性，例如透射光的光谱强度。基本上，如果当检测器被照射时透射通过样本的光导致 波长敏感检测信号，则可使用现有技术中公知的诸如半导体检测器之类的检测器。可使用 在透射光范围内具有其最大敏感度的检测器。可选地，可使用滤光器以允许透射光选择性 地通过，从而相对于干扰光的影响而使测量值更稳定。进一步与本发明相关的是，至少一个测试区的能够光学检测到的变化可利用与测 试元件相关的光源和与测试元件相关的光检测器被适合地检测。这是以下情况由于在试 剂与样本之间的化学反应导致的在测试区中形成的变色吸收由与测试元件相关的光源发 射的光，这削弱了反射光。不过，相反的情况也是可能的，其中，由于在试剂与样本之间的化
6学反应导致可光学检测到其存在的染色被破坏，在反射光削弱时，测得的信号减小。因此， 由与测试元件相关的光源发射的光包括适于根据测试区变色或褪色而被测试区选择性地 吸收的光谱分量。在一个实施例中，由与测试元件相关的光源发射的光是单色光。在另一 实施例中，由与测试元件相关的光源发射的光是白光。原则上，现有技术中已知的用于光学检测目的的光源适于作为与测试元件相关的 光学单元中的光源。在一个实施例中，使用单色发光二极管。在另一实施例中，使用白光发 光二极管。与测试元件相关的光学单元除了包括至少一个与测试元件相关的光源以外，还 可进一步包括适合的透镜和孔，以形成例如照射测试元件的至少一个测试区的光束。在一 个实施例中，至少一个与测试元件相关的光检测器能够检测所接收光的空间(例如线性) 分辨强度。作为与测试元件相关的光检测器，现有技术中公知的半导体检测器、CMOS检测 器、CCD相机、分光光度计可被使用。在本发明的系统中，由于将样本转移到容器，因而可使用同等大小的样本体积，这 有利地允许对样本颜色进行高可靠性的光学确定。为此，样本颜色可有利地确定，类似于对 其进行视觉检查。这样的确定在开始确定样本的至少一个特性(例如样本中至少一种分析 物的存在与否和/或浓度)之前执行，使得这样的分析可基于所确定的颜色而被选择性地 适配或省略。在此使用的术语“光”意在包括可用于光学配置的波长范围，其除了包括可见光范 围以外还包括紫外光和红外光。术语“颜色”表示在样本没有任何颜色形成或颜色破坏的化 学反应的情况下显现的样本自然颜色。术语“变色”表示由于在试剂与样本之间的特定化 学反应所致的测试元件测试区的颜色形成，而术语“褪色”表示由于在试剂与样本之间的特 定化学反应所致的测试区的染色形成的颜色减少或破坏。术语“强度”表示样本颜色的具 体等级，例如，范围从亮黄至暗黄的各种黄色等级(例如相对于尿)。颜色的强度可通过其 光谱成分进行描述。特别地，使用诸如基于原色红(R)、绿(G)和蓝(B)或青(C)、品红(M)、 黄(Y)和黑(B)的RGB或CMYK的色空间，颜色和颜色强度可表示为数字元组或颜色分量。 因此，样本的颜色的强度可通过所用色空间的颜色分量进行描述。样本可包括体液，例如，血液，血清，尿，和脑脊髓流体，和任何其它关注流体，只要 其自动分析涉及流体颜色和流体的不同于颜色的至少一种特性(例如，其中所含分析物的 存在、可选地其浓度、或其不存在)的确定即可。在一个实施例中，本发明的系统用于分析 尿。根据本发明的系统的实施例，第一结果涉及样本颜色强度，其中控制单元被设置 以一定方式控制样本分析使得在颜色强度低于预定第一强度水平的情况下，确定样本的 不同于颜色的特性；并在颜色强度等于或超过第一强度水平的情况下，不确定样本的不同 于颜色的特性。根据本发明的系统的另一实施例，第一装置包括用于将预定量的至少一种稀释流 体添加到样本的装置，其中控制单元被设置以以一定方式控制样本分析使得在颜色强度 低于预定的第二强度水平的情况下，不将稀释流体添加到样本；在颜色强度对应于或处于 所述第二强度水平与所述第一强度水平之间的情况下，将稀释流体添加到样本。由于仅在 颜色强度低于第一强度水平的情况下确定样本的特性，因而使第二强度水平低于第一强度 水平。这样，仅当添加所述稀释流体之后确定所述样本特性。
根据本发明的系统的另一实施例，所述系统包括至少一个移液单元，适于将样本 转移到容器和/或适于将样本转移到测试元件。移液单元优选地包括用于对流体自动移液 的至少一个(例如模块式的)移液通道，其设置有泵和泵导管，泵导管将泵流体连接到例如 为金属针(例如钢制)的移液尖端，用于将正压或负压传到移液尖端。泵导管可例如由柔 性塑性材料制成。容器流体连接到泵导管，其中容器的第一入口 /出口端口可连接到泵导 管的尖端侧第一端口，容器的第二入口 /出口端口可连接到泵导管的泵侧第二端口。在一 个实施例中，容器是透流透明容器。根据本发明的系统的另一实施例，与容器相关的光学单元适于测量容器中装容的 样本的浊度。在这种情况下，(第一)与容器相关的光检测器适于检测透射通过容器中装容 的样本的光的光谱强度，用于分析与容器相关的检测信号的分析单元适于确定透射通过容 器中装容的样本的光的光谱强度。通过这种措施，可基于样本浊度确定样本颜色，由此增强 颜色测量值的可靠性和准确性。更具体而言，分析单元适于分析与容器相关的检测信号以 获得与样本浊度相关的第三结果，其中控制单元被设置以一定方式控制样本分析使得与 样本的颜色、特别是颜色强度相关的第一结果基于与样本浊度相关的第三结果而根据预定 修改准则进行修改。根据本发明的系统的又一实施例，与容器相关的光学单元适于测量容器中装容的 样本的比重。在这种情况下，与容器相关的光学单元包括至少一个(第二)与容器相关的 光源，用于发射适于测量样本比重的光并且产生照射容器中装容的样本的光束。在这种情 况下，与容器相关的光学单元进一步包括至少一个(第二)与容器相关的检测器，用于检测 从容器中装容的样本的表面反射的光并且产生另一(第二)与容器相关的检测信号。而 且，分析单元适于分析(第二)与容器相关的检测信号以确定样本比重。在这种情况下，在 与容器相关的光学单元中，用于检测从容器中装容的样本的表面反射的光的至少一个(第 二)与容器相关的光检测器能够检测反射光的空间(例如线性)分辨强度。如果当检测器 被此光照射时从样本反射的光导致检测信号，则可使用现有技术中公知的光检测器。有利 地，可使用在反射光范围内具有其最大敏感度的检测器。可选地，也可使用滤光器以允许反 射光选择性地通过，从而相对于干扰光的影响而使测量值更稳定。根据本发明的第二方案，提出用于自动分析样本的新的光学装置。光学装置包括 用于接纳至少一个样本的至少一个容器，如前文中结合本发明的系统的示例性实施例中详 细所述。特别地，容器实现为透流透明容器。光学装置进一步包括光学单元，光学单元包括至少一个(第一)与透明容器相关 的光源，用于发射适于确定样本的颜色的光并且产生照射容器中装容的样本的(第一)光 束。光学单元进一步包括至少一个(第一)与透明容器相关的光检测器，用于检测透射通 过样本的光并且产生(第一)与透明容器相关的检测信号。在一个实施例中，(第一)与 透明容器相关的光检测器能够检测透射通过样本的光的光谱特性和(光谱)强度。光学单 元进一步包括至少一个(第二)与透明容器相关的光源，用于发射适于确定样本的比重的 光并且产生照射容器中装容的样本的光束。光学单元进一步包括至少一个(第二)与透明 容器相关的光检测器，用于检测从透明容器中装容的样本反射的光并且产生第二与透明容 器相关的检测信号。在一个实施例中，(第二)与透明容器相关的光检测器能够检测从样 本反射的光的空间(例如线性)分辨强度。
8
光学装置进一步包括分析单元，用于分析(第一)与透明容器相关的检测信号以 获得与样本颜色相关的第一结果，并用于分析第二与透明容器相关的检测信号以获得与样 本比重相关的第二结果。光学装置更进一步包括控制单元，其被设置以控制样本分析。根据光学装置的实施例，第一与透明容器相关的光源的光还适于确定样本浊度。 而且，分析单元适于分析第一容器相关检测信号以获得与所述样本的浊度相关的第三结 果。虽然浊度本身可以是将被确定的关注参数，不过其也可对样本颜色产生影响。特别地， 当存在混浊样本时，被确定的颜色倾向于偏红；换句话说，蓝色比红色被吸收得更多。因此， 控制单元被设置以一定方式控制样本分析使得与样本颜色相关的第一结果基于与样本浊 度相关的第三结果而根据预定修改准则进行修改。根据本发明的第三方案，提供一种用于自动分析样本的新的方法。可在前文中详 述的本发明的系统中执行的本发明的方法包括以下步骤在容器中提供至少一个样本，容 器由透光材料制成或包括由透光材料制成的部分。所述方法包括进一步的步骤通过适于确定样本颜色的至少一种(第一)与容器 相关的光束照射样本。(第一)与容器相关的光束的光包括可被样本选择性地吸收的光谱 分量，并例如还可包括其互补光谱分量。在一个实施例中，(第一)与容器相关的光束的光 是白光。在此实施例中，样本可由添加到白光光谱的多个(第一)与容器相关的光束(例 如红、绿和蓝光束)照射。在后一种情况下，多个(第一)与容器相关的光束可按照所希望 的同时或连续的方式照射样本。所述方法包括进一步的步骤通过(第一)与容器相关的光检测器检测透射通过 样本的光，并产生(第一)与容器相关的检测信号。(第一)与容器相关的光检测器可例如 能够检测透射光的光谱特性和强度(光谱强度)。所述方法包括进一步的步骤通过分析单元分析(第一)与容器相关的检测信号 以获得与样本颜色相关的第一结果。所述方法包括进一步的步骤基于与样本颜色相关的第一结果，决定是否继续进 行在下文中被称为“确定程序”的一系列步骤，确定程序用于确定样本的不同于样本颜色的 至少一种特性。确定程序包括以下步骤将样本施加于测试元件的至少一个测试区，测试区响应于样本特性而经历能够被 光学检测到的变化。通过适于测量测试区的能够被光学检测到的变化的至少一个与测试元件相关的 光束，照射所述至少一个测试区。与测试元件相关的光束的光包括可被测试区选择性地吸 收的光谱分量。在一个实施例中，与测试元件相关的光束的光是白光。通过与测试元件相关的光检测器检测从测试区反射的光，并产生与测试元件相关 的检测信号。在一个实施例中，与测试元件相关的光检测器能够检测从测试区反射的光的 空间(例如线性)分辨强度。通过分析单元分析与测试元件相关的检测信号以获得与样本的所述至少一种特 性(例如，样本中所含至少一种分析物的存在与否和/或浓度)相关的第二结果。如前详述的本发明的用于自动分析样本的方法可包括以下步骤将样本转移到容 器。所述方法可包括以下步骤将样本转移到测试元件的至少一个测试区。
9
在前述方法中，在第一测量阶段中确定样本颜色，而且，如果决定基于与样本颜色 相关的第一结果执行所述特性的确定，则在第二测量阶段中确定样本的所述至少一种特 性。因此，第二测量阶段在第一测量阶段结束之后开始。优选地，可在开始第一测量阶段之 前将样本转移到容器中，并在开始第二测量阶段之前将样本转移到测试元件的至少一个测 试区，其中使用转移单元，例如移液单元。如前详述，优选地，可基于样本颜色的确定而清洗 转移单元，其中在样本颜色强度超过预定水平的情况下可执行额外清洗。在本发明的方法中，基于样本颜色的确定而判断是否执行对样本的至少一种特性 的确定。通过这种措施，如果在样本颜色强度使得不太可能实现可靠分析的情况下不执行 这样的分析，则可有利地节省时间和材料(即，成本)。根据本发明的方法的实施例，与容器相关的检测信号以一定方式被分析，以获得 与样本颜色强度相关的第一结果。特别地，在颜色强度低于预定的第一强度水平的情况下， 决定继续进行确定程序；在颜色强度等于或超过第一强度水平的情况下，决定不继续进行 确定程序。根据本发明的方法的另一实施例，在颜色强度等于或超过预定的第三强度水平的 情况下，决定执行标记与可靠性减小的不同于颜色的所述特性相关的所述第二结果的标记 步骤，其中，第三强度水平低于第一强度水平；在颜色强度低于第三强度水平的情况下，决 定不执行标记步骤。根据本发明的方法的另一实施例，确定程序基于与样本颜色相关的第一结果而根 据第二预定修改准则进行修改。通过这种措施，例如，在样本颜色强度超过预定水平的情况 下，可省略或增加预定的分析步骤。根据本发明的方法的另一实施例，在颜色强度等于或超过预定的第二强度水平的 情况下，决定在执行确定程序之前执行将预定量的至少一种稀释流体添加到样本的稀释步 骤，其中，第二强度水平低于第一强度水平；在颜色强度低于第二强度水平的情况下，决定 不执行稀释步骤。特别地，在样本颜色强度超过预定水平的情况下，使用流体稀释样本，以 增强对样本的至少一种特性的确定的可靠性。用于添加到样本的流体可包括水，缓冲剂， 和任何其它流体，只要可获得所希望的效果(例如，稀释样本)即可。根据本发明的方法的另一实施例，所述方法包括进一步的步骤确定样本浊度以 获得与样本浊度相关的第三结果，其中与样本颜色相关的第一结果基于与样本浊度相关的 第三结果而根据预定第一修改准则进行修改。特别地，基于样本浊度确定样本颜色，以增强 颜色确定的可靠性。在此实施例中，透射通过样本的(第一)与容器相关的光束的光可通 过(第一)与容器相关的光检测器被分析以确定样本浊度。根据本发明的方法的另一实施例，所述方法包括进一步的步骤确定容器中装容 的样本的比重。在这种情况下，所述方法包括以下步骤通过适于确定样本比重的至少一个 (第二)与容器相关的光束照射样本；和通过至少一个(第二)与容器相关的光检测器检 测被样本反射的光并且产生(第二)与容器相关的检测信号。用于检测从容器中装容的样 本的表面反射的光的(第二)与容器相关的光检测器能够检测反射光的空间(例如线性) 分辨强度。而且，在这种情况下，所述方法包括以下步骤通过分析单元分析(第二)与容 器相关的检测信号以确定样本比重。根据本发明的方法的另一实施例，在不执行确定程序的情况下，容器以一定方式(额外)洗涤以相对于另一样本的分析而避免样本遗留。根据本发明的方法的另一实施例，在不执行确定程序的情况下，用于将样本转移 到容器和/或用于将样本转移到至少一个测试区的移液单元的至少样本接触部分以一定 方式(额外)洗涤以相对于另一样本的分析而避免样本遗留。根据本发明的方法的另一实施例，响应于与样本颜色相关的第一结果，设置样本 专用标志。所述标志从一系列标志中选择性地选出，并指示从包括以下选项的组中选出的 一个或多个选项执行前文中详述的确定程序，省略所述确定程序，修改所述确定程序，执 行前文中详述的稀释步骤，执行前文中详述的标记步骤，执行前文中详述的容器洗涤步骤， 和执行前文中详述的移液单元洗涤步骤。虽然对指示上述选项的标志进行了阐释，其仅用 于例示目的，本领域技术人员应认识到，指示不同于在此具体所述的选项的标志也是可以 想到的。


通过以下描述，本发明的其它和进一步的目的、特征和优点将更全面地显示。各附 图并入申请文件中而构成申请文件的一部分，并例示出本发明的优选实施例，且与以上给 出的概要描述以及以下给出的详细描述一起用于阐释本发明的原理。图1是本发明的用于自动分析样本的系统的示例性实施例的示意图；图2图示出图1的系统的细节的放大图，所述系统包括透流透明容器；图3是描述在图1的系统中执行的本发明方法的示例性实施例的流程图。
具体实施例方式本发明将在下文中参照附图详细描述，其中相同的附图标记表示相同或相似的元 件。参见图1和2，阐释用于自动分析样本17 (例如，包含尿)的系统的示例性实施例。 虽然在图1中仅图示出一个单一样本17，但应认识到，可通过系统1分析多个样本17。系统1设置有至少一个移液单元2，移液单元2包括泵3，泵3可例如实现为活塞 泵或隔膜泵类型并可例如沿双向操作。泵3被流体连接到3/2流体阀4的第一阀端口 5。 流体阀4进一步设置有第二阀端口 6，第二阀端口利用柔性泵管路8被流体连接到移液尖端 12，例如金属针(例如钢制)；并设置有第三阀端口 7，第三阀端口 7利用柔性储器管路11 被流体连接到储器13，储器13被填充以液体系统流体14。泵管路8和储器管路11可均例 如由塑性材料制成。泵管路8包括尖端侧的第一管路部分9和储器侧的第二管路部分10， 第一管路部分9和第二管路部分10利用透流透明容器15被流体相连。流体阀4可操作地连接到泵3，使得阀端口 5-7可选择性地开启或关闭以通过移液 尖端吸取或排放流体或使液体系统流体14流动通过储器和泵管路8、11。更具体而言，根 据泵3的泵送方向，由泵产生的正压或负压可传到移液尖端12，以通过移液尖端12从试管 16吸取样本17 (例如尿)或将样本17排放到试管16，或者从储器13吸取系统流体14以 将其排放通过移液尖端12而清洗移液单元2。否则，由于泵3的双向操作性，系统流体14 可在用于通过移液尖端12吸取或排放样本17的移液单元2中往复移动。虽然在图1中图 示出三端口流体阀4，其仅用于例示目的，应认识到，也可使用具有不同于三个端口的多个端口的流体阀。移液单元2可被认为是用于移液的功能性实体，并可在结构上模块化。虽然图1 中仅图示出一个移液单元2，其仅用于例示目的，应认识到，根据样本17的具体移液要求， 系统1可替代地可包括多于一个移液单元2。透流透明容器15 (其在简介部分中被称为“容器”)由诸如玻璃之类的透光材料制 成。透流透明容器15基本包括平行六面体形(parallel-印ipedic)的基底部分23和在基 底部分23顶部上的渐缩的盖部分24。基底部分23设置有平坦基底面33和相对于基底面 33垂直延伸的垂直侧面34。盖部分24设置有相对于基底面33倾斜沿伸的倾斜侧面35和 平行于基底面33沿伸的顶面36。透流透明容器15形成内部流体导管，在下文中被称为“透明容器导管”22(在图1 中被用阴影线示出)。透明容器导管22包括两个第一导管部分37，其垂直于基底面33并 相互平行延伸；和第二导管部分38，其将两个第一导管部分37相连并平行于基底面33延 伸。第一导管部分37分别止于第一和第二透明容器端口 20、21，其中第一透明容器端口 20 流体连接到尖端侧第一管路部分9且第二透明容器端口 21流体连接到泵侧第二管路部分 10。因此，在试管16中装容的样本17可通过移液尖端12被吸取以填充透流透明容器15 的透明容器导管22。系统1包括第一光学装置47，第一光学装置47包括实现为色度计的与容器相关的 光学单元49，用于确定透流透明容器15的透明容器导管22中装容的样本17的颜色。更具 体而言，与容器相关的光学单元49包括用于发射白光的第一与容器相关的光源25，例如 包括形成光束元件(未进一步详示)的二极管，用于产生光束39。光束39基本上垂直入射 到基底部分23的侧面34上，以传播通过透明容器导管22的第二导管部分38。与容器相关 的光学单元49进一步包括第一与容器相关的光检测器26 (颜色传感器)，第一与容器相关 的光检测器26以一定方式布置而使得透射通过透明容器导管22的第二导管部分38中装 容的样本17并在基底部分23的相对侧上离开透明容器15的透射光束40可被检测到，由 此产生第一与容器相关的检测信号。特别地，第一与容器相关的光检测器26可检测透射光 束40的光谱特性，从而能够检测入射光束39的未吸收波长，以确定样本17的颜色。第一与容器相关的光检测器26可进一步检测透射光束40的强度(光谱强度)，以 确定透明容器导管22的第二导管部分38中装容的样本17的浊度。与容器相关的光学单元49进一步实现为折射计，用于测量透流透明容器15的透 明容器导管22中装容的样本17的比重。更具体而言，与容器相关的光学单元49进一步包 括用于发射单色光(例如红光)的第二与容器相关的光源27，例如包括形成光束元件(未 进一步详示)的二极管，用于产生光束41。光束41基本上垂直入射到盖部分24的倾斜侧 面35上而被透明容器导管22的第二导管部分38中装容的样本17的表面反射。与容器相 关的光学单元49进一步包括第二与容器相关的光检测器(例如线传感器)28，第二与容器 相关的光检测器28以一定方式布置而使得被透明容器导管22的第二导管部分38中装容 的样本17反射并在盖部分24的相反侧上离开透明容器15的反射光束42可被检测到，由 此产生第二与容器相关的检测信号。特别地，第二与容器相关的光检测器28能够检测反射 光束42的空间(例如线性)分辨强度，从而能够检测作为折射计典型测量参数的反射光的 暗部分43与亮部分44之间的转变。
12
系统1更进一步包括测试条18，测试条18设置有在测试条18的上侧上相对于彼 此连续布置的多个测试垫19，用于施加样本17。各测试垫19设置有用于与样本17中所含 的具体分析物反应的干性化学试剂，并根据样本17中所含的分析物的存在与否以及可选 地根据所述分析物的浓度而经历能够光学检测到的变化，例如变色或褪色。特别地，为了分 析尿，测试垫19可包含试剂以确定以下物质存在与否或可选地确定以下物质的浓度白细 胞、亚硝酸盐、蛋白质、葡萄糖、酮、尿胆素原、胆红素、红血球和血色素。测试垫19可进一步 允许确定样本17的PH值。为了可选地评估测试垫19，系统1进一步包括第二光学装置48，第二光学装置48 包括实现为分光光度计的与测试元件相关的光学单元50，用于确定测试垫19的光学变化， 例如变色或褪色。更具体而言，与测试元件相关的光学单元50包括用于发射单色光(例 如红光)的与测试元件相关的光源30，例如包括成束元件(未进一步详示)的二极管，用于 产生光束45。各测试垫19可选择性地由倾斜入射到测试垫19上的光束45照射。与测试元件相关的光学单元进一步包括与测试元件相关的光检测器(例如，线传 感器)31，与测试元件相关的光检测器31以一定方式布置而使得被各测试垫19反射的反 射光束46可被检测到，由此产生第二检测信号。特别地，与测试元件相关的光检测器31可 检测反射光束46的空间(例如线性)分辨强度，从而能够检测反射光的暗部分与亮部分之 间的转变。系统1进一步包括自动定位装置(其在图1中未示出)，用于相对于试管16和/ 或测试条18而转移移液尖端12。由于这样的定位装置对于本领域技术人员而言是公知的， 因而在此不再进一步详述。系统1可更进一步包括另一定位装置(其在图1中未示出)，用于相对于测试条 18而转移与测试元件相关的光学单元50，以选择性地通过光束45照射各测试垫19。系统1进一步包括电连接到每个光检测器26、28、31的分析单元29，用于分析检测 信号，以确定透明容器15中装容的样本17的颜色、浊度和比重，并响应于样本的至少一种 特性(例如，其中所含具体分析物的存在与否以及可选地其浓度)而确定测试垫19的能够 光学检测到的变化，例如变色或褪色。系统1进一步包括控制单元32，用于根据预定处理操作计划控制样本的自动分 析，预定处理操作计划例如可实现为运行计算机可读程序的可编程逻辑控制器，所述程序 设置有根据处理操作计划执行操作的指令。控制单元32从系统1的不同部件接收信息并 产生和发送对应的用于根据处理操作计划控制部件的控制信号。为此，控制单元32电连接 到根据处理操作计划规定的需要控制和/或提供信息的系统部件，其中包括泵3，流体阀 4，光源25、27、30，光检测器26、28、31，和分析单元29。特别参见例示出流程图的图3，其中阐释用于自动分析样本17的方法的示例性实 施例。在开始处理(步骤I)之后，移液尖端12浸入在试管16中装容的样本17中，然后 通过移液尖端12吸取样本17，从而以样本17填充第一管路部分9和透流透明容器15的透 明容器导管22 (步骤II)。然后，第一与容器相关的光源25和第二与容器相关的光源27均启动以产生光束 39、41，其中一个光束穿过第二导管部分38中装容的样本17而形成透射光束40，而另一个
13光束从第二导管部分38中装容的样本17被反射而形成反射光束42。透射光束40和反射 光束42分别被第一与容器相关的光检测器26和第二与容器相关的光检测器28检测，从而 利用分析单元29确定样本17的颜色、浊度和比重(步骤III)。特别地，样本17的颜色可 基于样本17的浊度而确定。然后，基于所获得的结果，检查(步骤IV)样本17的颜色强度是否超过预定水平。如果是，则样本17被排放于废料箱(未示出)中，然后通过从储器13吸取系统流 体14而以系统流体14额外洗涤移液单元2，并通过移液尖端12将系统流体14排放到废料 箱中，由此彻底清洗移液单元2以避免对下一样本的任何污染(步骤V)。在将要分析另一 样本17的情况下，所述处理从步骤II继续而通过移液尖端12吸取下一样本17。否则，所 述处理终止(未示出)。在另一情况下，如果样本17的颜色强度未超过预定水平，则透明容器导管22中装 容的样本17的测定量被移液至测试条18的测试垫19上，如图1中所示(步骤VI)。在使样本17与测试垫19中所含的试剂反应之后，通过启动与测试元件相关的光 源30以产生照射测试垫19的光束45，确定各测试垫19的变色或褪色。特别地，发射的光 束45从一个测试垫19连续转移到另一测试垫19，以获得从每个测试垫19反射的反射光 束46。通过与测试元件相关的光检测器31检测反射光束46，以确定测试垫19的变色或褪 色，例如，利用分析单元29根据样本17中所含具体分析物的存在与否以及可选地其浓度进 行确定(步骤VII)。在步骤VII之后(或可替代地与步骤VII并行)，以正常方式洗涤移液单元2，其 中从储器13吸取系统流体14并通过移液尖端12将系统流体14排放到废料箱中。此后，在将要分析另一样本17的情况下，所述处理从步骤II继续而通过移液尖端 12吸取下一样本。否则，所述处理终止(步骤IX)。作为可替代方案，如在图3中以虚线所示，在确定样本17的颜色强度超过预定水 平的情况下，在透明容器导管22中装容的样本17的测定量被移液至测试条18的所有或一 些预定(所选择的)测试垫19上，从而使分析适应于样本颜色强度(步骤VI’)，然后，确 定测试垫19的变色或褪色(步骤VII’)。可选地，诸如缓冲剂之类的流体可添加到样本17，以在将其测定量移液至测试垫 19之前稀释样本17，以增强测量可靠性。在步骤VII’之后，移液单元2以特别(非正常)方式洗涤，其中从储器13吸取液 体系统流体14，并通过移液尖端12将系统流体14排放到废料箱中，由此彻底清洗移液单元 2以避免对下一样本的任何污染。此后，在将要分析另一样本17的情况下，所述处理从步骤II继续而通过移液尖端 12吸取下一样本。否则，所述处理终止(步骤IX)。因此，在结合图3例示的本发明的方法中，在确定样本17的至少一种特性(例如 其中所含分析物的存在与否以及可选地其浓度)之前，可确定样本17的颜色。这样，基于 对样本17的颜色的确定结果，可停止对样本17中所含分析物的分析，这样，由于在样本17 颜色较重的情况下可能无法获得关于分析物的可靠结果这一事实，因而这有利地节省费用 和时间并避免浪费测试条18。否则，基于对样本17的颜色的确定结果，可选择性地适用对 样本17的至少一种特性的确定，这允许即使在样本17颜色较重的情况下也具有可靠结果，并由此节省费用和时间。而且，基于对样本17的颜色确定结果，可执行另外的分析步骤。而 且，基于样本17的颜色确定结果，移液单元2可通过额外的方式洗涤，由此避免对下一样本 的任何污染。 显然，根据以上描述可对本发明进行多种修改和变化。因此，应理解，在所附权利 要求书的范围内，可通过不同于具体描述的方式而实现本发明。
0086]附图标记列表0087]1系统0088]2移液单元0089]3泵0090]4流体阀0091]5第一阀端口0092]6第二阀端口0093]7第三阀端口0094]8泵管路0095]9第一管路部分0096]10第二管路部分0097]11储器管路0098]12移液尖端0099]13储器0100]14系统流体0101]15透明容器0102]16试管0103]17样本0104]18测试条0105]19测试垫0106]20第一透明容器端口0107]21第二透明容器端口0108]22透明容器导管0109]23基底部分0110]24盖部分0111]25与容器相关的第一光源0112]26与容器相关的第一光检测器0113]27与容器相关的第二光源0114]28与容器相关的第二光检测器0115]29分析单元0116]30与测试元件相关的光源0117]31与测试元件相关的光检测器0118]32控制单元0119]33基底面
34垂直侧面
35斜侧面
36顶面
37第一导管部分
38第二导管部分
39光束
40光束
41光束
42光束
43暗部分
44亮部分
45光束
46光束
47第一光学装置
48第二光学装置
49与容器相关的光学单元
50与测试元件相关的光学单元
权利要求
一种用于自动分析样本(17)的系统(1)，包括A)第一光学装置(47)，包括A1)至少一个容器(15)，用于接纳至少一个所述样本(17)；A2)与容器相关的光学单元(49)，包括至少一个与容器相关的光源(25)，用于发射适于确定所述样本(17)的颜色的光并且产生照射所述容器(15)中装容的所述样本(17)的光束(39)；和至少一个与容器相关的光检测器(26)，用于检测透射通过所述样本(17)的光(40)并且产生与容器相关的检测信号；B)第二光学装置(48)，包括B1)至少一个测试元件(18)，其设置有用于施加所述样本(17)的至少一个测试区(19)，所述测试区(19)响应于所述样本(17)的不同于所述颜色的至少一种特性而经历能够被光学检测到的变化；B2)与测试元件相关的光学单元(50)，包括至少一个与测试元件相关的光源(30)，用于发射适于确定所述至少一个测试区(19)的所述能够被光学检测到的变化的光并且产生照射所述测试区(19)的光束(45)，其中，与测试元件相关的光检测器(31)适于检测从所述测试区(19)反射的光(46)并且产生与测试元件相关的检测信号；C)分析单元(29)，其用于分析所述与容器相关的检测信号以获得与所述样本(17)的所述颜色相关的第一结果，并且用于分析所述与测试元件相关的检测信号以获得与所述样本(17)的所述特性相关的第二结果；D)控制单元(32)，其被设置成以一定方式控制对所述样本(17)的分析使得响应于与所述样本的所述颜色相关的所述第一结果而做出决定是否确定所述样本的所述特性。
2.如权利要求1所述的系统(1)，其中，所述第一结果与所述颜色的强度相关，所述控 制单元(32)被设置成以一定方式控制对所述样本(17)的分析使得在所述强度低于预定 的第一强度水平的情况下，确定所述特性；和在所述强度等于或超过所述第一强度水平的 情况下，不确定所述特性。
3.如权利要求2所述的系统(1)，其中，所述控制单元(32)被设置成以一定方式控制 对所述样本(17)的分析使得在所述强度低于预定的第二强度水平的情况下，不将预定量 的至少一种稀释流体添加到所述样本(17)，其中所述第二强度水平低于所述预定第一强度 水平；和在所述强度对应于或处于所述第二强度水平与所述第一强度水平之间的情况下， 将所述预定量的至少一种稀释流体添加到所述样本(17)，而且，仅在添加所述稀释流体之 后确定所述特性。
4.如前述权利要求1至3中任一项所述的系统(1)，其中，由所述与容器相关的光源 (25)发射的光适于确定所述样本(17)的浊度，所述分析单元(29)适于分析所述与容器相 关的检测信号以获得与所述样本(17)的所述浊度相关的第三结果，所述控制单元(32)被 设置成以一定方式控制对所述样本(17)的分析使得与所述样本(17)的所述颜色相关的 所述第一结果响应于与所述样本(17)的所述浊度相关的所述第三结果进行修改。
5.一种用于自动分析样本(17)的光学装置(47)，包括至少一个透流透明容器(15)，用于接纳至少一个所述样本(17)；光学单元(49)，包括至少一个与透明容器相关的第一光源(25)，用于发射适于确定所述样本(17)的颜色的光并且产生照射所述透明容器(15)中装容的所述样本(17)的光束(39)；至少一个与透明容器相关的第一光检测器(26)，用于检测透射通过所述样本(17)的 光(40)并且产生与透明容器相关的第一检测信号；至少一个与透明容器相关的第二光源(27)，用于发射适于确定所述样本(17)的比重 的光并且产生照射所述透明容器(15)中装容的所述样本(17)的光束(41)；至少一个与透明容器相关的第二光检测器(28)，用于检测从所述透明容器(15)中装 容的所述样本(17)反射的光(42)并且产生与透明容器相关的第二检测信号；分析单元(29)，用于分析所述与透明容器相关的第一检测信号以获得与所述样本 (17)的所述颜色相关的第一结果，并且用于分析所述与透明容器相关的第二检测信号以获 得与所述样本(17)的所述比重相关的第二结果；控制单元(32)，其被设置以控制对所述样本(17)的分析。
6.如权利要求5所述的光学装置(47)，其中，所述与透明容器相关的第一光源(25)的 光适于确定所述样本(17)的浊度，所述分析单元(29)适于分析所述与透明容器相关的第 一检测信号以获得与所述样本的所述浊度相关的第三结果，所述控制单元(32)被设置成 以一定方式控制对所述样本(17)的分析使得与所述样本(17)的所述颜色相关的所述第 一结果响应于与所述样本(17)的所述浊度相关的所述第三结果进行修改。
7.一种用于自动分析样本(17)的方法，包括以下步骤 在容器(15)中提供至少一个所述样本(17)；通过适于确定所述样本(17)的颜色的至少一个光束(39)照射所述容器(15)中装容 的所述样本(17)；检测透射通过所述样本(17)的光(40)，并产生与容器相关的检测信号； 分析所述与容器相关的检测信号以获得与所述样本(17)的所述颜色相关的第一结果；响应于所述样本(17)的所述颜色，决定是否继续进行确定程序，所述确定程序用于确 定所述样本(17)的不同于所述颜色的至少一种特性，所述确定程序包括以下步骤 将所述样本(17)施加于测试元件(18)的至少一个测试区(19)， 所述测试区(19)响应于所述样本(17)的所述特性而经历能够被光学检测到的变化； 通过适于测量所述测试区(19)的所述能够被光学检测到的变化的至少一个光束 (41)，照射所述测试区(19)；检测从所述测试区(19)反射的光(42)，并产生与测试元件相关的检测信号； 分析所述与测试元件相关的检测信号以获得与所述样本(17)的所述特性相关的第二 结果。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述与容器相关的检测信号以一定方式被分析，以 获得与所述样本(17)的所述颜色的强度相关的第一结果；在所述颜色的强度低于预定的 第一强度水平的情况下，决定继续进行所述确定程序；在所述颜色的强度等于或超过所述 第一强度水平的情况下，决定不继续进行所述确定程序。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在所述强度等于预定的第二强度水平或者处于所 述第二强度水平与所述第一强度水平之间的情况下，决定在执行所述确定程序之前执行将 预定量的至少一种稀释流体添加到所述样本(17)的稀释步骤，其中，所述第二强度水平低于所述第一强度水平；在所述强度低于所述第二强度水平的情况下，决定不执行所述稀释步骤。
10.如前述权利要求8或9中任一项所述的方法，其中，在所述强度等于或超过预定的 第三强度水平的情况下，决定执行标记与具有减小的可靠性的所述特性相关的所述第二结 果的标记步骤，其中，所述第三强度水平低于所述第一强度水平；在所述强度低于所述第三 强度水平的情况下，决定不执行所述标记步骤。
11.如前述权利要求7至10中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤确定所述样 本(17)的浊度以获得与所述浊度相关的第三结果，其中与所述样本(17)的所述颜色相关 的所述第一结果响应于与所述样本(17)的所述浊度相关的所述第三结果进行修改。
12.如前述权利要求7至11中任一项所述的方法，其中，所述确定程序响应于与所述样 本(17)的所述颜色相关的所述第一结果进行修改。
13.如权利要求7至12中任一项所述的方法，其中，响应于与所述样本(17)的所述颜 色相关的所述第一结果，执行额外的洗涤所述容器(15)的容器洗涤步骤，洗涤以一定方式 进行使得能够相对于另一样本的分析而避免样本遗留。
14.如权利要求7或13所述的方法，其中，响应于与所述样本的所述颜色相关的所述第 一结果，执行额外的至少洗涤移液单元(2)的样本接触部分的移液单元洗涤步骤，所述移 液单元(2)用于使所述样本(17)转移到所述容器(15)/从所述容器(15)转移，和/或用 于将所述样本(17)转移到所述至少一个测试区(19)，洗涤以一定方式进行使得能够相对 于另一样本的分析而避免样本遗留。
15.如权利要求7至14中任一项所述的方法，其中，响应于与所述样本的所述颜色相关 的所述第一结果，设置样本专用标志，所述标志指示从包括以下选项的组中选出的一个或 多个选项执行所述确定程序，省略所述确定程序，修改所述确定程序，执行所述稀释步骤， 执行所述标记步骤，执行所述容器洗涤步骤，和执行所述移液单元洗涤步骤。
全文摘要
本发明涉及用于自动分析样本的系统和方法。系统包括第一光学装置，其包括至少一个容器和与容器相关的光学单元；第二光学装置，其包括至少一个测试元件，其设置有至少一个测试区，测试区响应于所述样本的不同于所述颜色的至少一种特性而经历能够被光学检测到的变化，与测试元件相关的光学单元包括至少一个与测试元件相关的光源，与测试元件相关的光检测器适于检测从所述测试区反射的光并且产生与测试元件相关的检测信号；分析单元，用于分析与容器相关的检测信号以获得第一结果，并且用于分析与测试元件相关的检测信号以获得第二结果；控制单元，其被设置以一定方式控制对所述样本的分析使得响应于第一结果而决定是否确定所述样本的所述特性。
文档编号G01N21/31GK101881724SQ201010175998
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月5日 优先权日2009年5月6日
发明者F·杜勒, K·希尔德克奈特, U·沃伦韦德 申请人:霍夫曼-拉罗奇有限公司